甲烷/空气混合物的火花着火敏感性分析

最小点火能、着火延迟时间和火焰传播速度是表征可燃气体着火危险性的重要参数。根据可燃气体的着火机理,通过建立数学模型并数值计算揭示了环境温度、火花能量对甲烷/空气混合物在电火花作用下着火过程的影响机制。结果表明：随环境温度上升,甲烷/空气混合物的最小点火能降低,着火延迟时间缩短,火焰传播速度增大;火花能量对火焰传播速度无影响,当火花能量逐渐接近最小点火能时,火花能量对着火延迟时间影响显著。     

低压下高温导线电流过载喷射着火研究

以聚全氟乙丙烯(FEP)高温阻燃材料为绝缘层的电缆电线,在航天器中有着较广泛的应用,但是关于它们短路过载引起的着火却少有研究。通过低压实验舱模拟微重力下的弱浮力环境,对过载电流下的FEP高温导线的着火现象进行了研究。实验结果表明,由于FEP导线热容高,热解过程中,会在绝缘层与线芯之间积聚热解气体,形成气泡,随后气泡破裂发生喷射着火现象;随着环境压力的增大,FEP热解气泡的宽度逐渐增加,而气泡高度逐渐减小;实验段导线中间位置所受拉伸应力最大,喷射着火发生在中间位置的概率最高;相同氧气浓度下,着火能量随着压力的增加而逐渐降低,而增加氧气浓度则会使着火能量降低。     

微米级铝粉最低着火温度和爆炸特性试验研究

为更好防治铝粉爆炸,针对不同因素对微米级铝粉的最低着火温度和爆炸特性的影响灵敏度进行试验研究,揭示不同因素对其影响程度大小。最低着火温度和爆炸特性分别由粉尘云最低着火温度测试系统和20 L球爆炸装置测试。试验结果表明:粒径越小,比表面积越大,铝粉越容易发生燃烧爆炸;逐个分析粒径、质量浓度和分散压力这3项影响因素对铝粉尘云最低着火温度影响敏感度,得出敏感度大小为粒径分散压力质量浓度;逐个分析点火延迟时间、粒径和质量浓度这3项影响因素对铝粉爆炸参数的影响灵敏度,得出灵敏度大小为粒径点火延迟时间质量浓度。     

飞机货舱低气压环境对火灾探测参量影响研究

旨在为飞机货舱火灾探测系统设计和研制提供理论支撑,在飞机货舱环境模拟实验舱内开展了70kPa、80kPa、90kPa和100kPa下正庚烷火灾实验,分析了低气压环境对顶棚温度、烟气密度和气体浓度火灾探测参量的影响规律。低压下空气密度较小,卷吸系数减小,导致顶棚最高温升增加,顶棚温度衰减变快。同时,低压下烟气密度降低,并与压力呈指数关系,指数系数约为0.946,扩展了前人研究结果的应用范围。CO浓度最大值随压力降低而增加,且CO增长速率与压力呈负指数关系。CO2增长速率随着压力降低而略有减小。     

低压下近熄灭极限区域纸火蔓延实验研究

对低压下的近熄灭极限区域水平纸火蔓延进行了实验研究。通过降低环境压力和氧气浓度,确定了水平纸火蔓延的着火极限,并得出了在极限氧气浓度条件下的火蔓延速度变化规律。在相同氧气浓度下(43%)进行了不同压力的水平纸火蔓延实验。结果表明,火蔓延速度在近熄灭极限区域内非线性增加,通过比较分析前人火蔓延速度实验结果,确定了火蔓延近熄灭极限区域和线性增长区域的分界压力值。此外,得出了压力分界处的火焰变化特征,并根据火焰图像与理论分析,得出了不同区域内的火蔓延传热机制。     

浸水褐煤的自燃特性及红外分析

为防治采空区遗煤浸水后引发的自燃火灾,制备褐煤原煤及浸水煤煤样,进行程序升温试验,测试煤样的傅里叶变换红外(FT-IR)光谱,并通过分区拟合分析浸水对煤分子结构的影响。结果表明:浸水煤的失水结束点温度、着火温度和最大失重速率点温度较原煤均有不同程度的提前,着火活化能降低了11. 2%,说明浸水煤更容易发生自燃;浸水后煤中烷基醚、芳基醚、亚甲基以及自缔合羟基氢键等基团含量升高,导致煤体活性增强。     

速生杨木粉尘最小点火能的实验研究

为防止木材加工中木质粉尘燃爆事故的发生,以纤维板生产中常见的原材料速生杨木粉尘作为研究对象,在分析粉尘粒径分布、元素分析、工业分析及形貌特征的基础上,采用1.2 L哈特曼管对3种不同粒径（0~50,＞50~96,＞96~180 μm）速生杨木粉尘进行最小点火能实验,探究点火延迟时间、喷粉压力、质量浓度和粒径分布对速生杨木粉尘最小点火能的影响及变化规律。研究结果表明:在质量浓度为500 g/m3时,分别增加点火延迟时间和喷粉压力,最小点火能都先减小后增大;最佳点火延迟时间和最佳喷粉压力分别为120 ms和120 kPa;粒径对最佳点火延迟时间和最佳喷粉压力无显著影响。在点火延迟和喷粉压力分别为120 ms和120 kPa条件下,最小点火能随质量浓度的增加先减小后增大。粉尘粒径与最小点火能呈正相关性,3种样品的最小点火能分别为1~3,1~3和7~13 mJ,对应的敏感质量浓度分别为500 ,750和1 250 g/m3,属于特别着火敏感性粉尘。     

高热壁油气热爆燃实验研究

设计了高热壁油气热爆燃实验系统,对地下受限空间油气混合物在高热壁条件下的热爆燃现象进行研究,获得了油气热爆燃过程中测点的温度和各成分体积分数变化历程,以及热起燃过程的时序照片.根据实验结果,讨论了油气混合物热爆燃的着火方式、着火条件及着火延滞期规律.结果表明,高热壁条件下,密闭坑道内的油气混合物的着火温度高于自燃点近80 K.高热壁周围极大的温度梯度是着火温度远高于自燃点的原因之一.热壁条件下油气混合物引燃过程分为缓慢氧化阶段、快速氧化段和着火段3个阶段.热壁着火的延迟期在实验条件下相当长,着火方式以热壁表面油气点燃为起点.     

流量分布系数对低压热释放速率测量的影响

热释放速率是反映火灾规模的重要参数,但高海拔低压地区可燃物燃烧的热释放速率测量一直未得到有效解决。为此,引入烟气管道流量分布系数,并对其进行低压修正,基于耗氧原理分析了低压条件下可燃物燃烧的热释放速率测量原理,提出了低压燃烧热释放速率的计算方法。在此基础上,设计并搭建了低压燃烧舱模拟高海拔低压环境,开展了不同静态低压条件下的正庚烷池火试验,并对烟气管道流量分布系数与不同的静态环境低压进行线性关系、指数关系等拟合,发现试验工况压力下的流量分布系数与响应的环境压力呈指数函数关系,且拟合度高达97.2%。采用指数函数关系并根据能量守恒对试验测量出的低压热释放速率进行修正,误差不超过5%,表明该方法可行。     

低压环境对锂电池热失控释放温度影响

为研究锂电池在民航飞行低压特殊环境的安全性及发生热失控灾害后的高温危险性,通过可模拟飞行变动条件的动压变温实验舱开展系列实验,研究锂电池在不同低压环境下的（101,60,30 kPa）多节18650型锂离子电池热失控温度特性,采集电池池体温度及热失控喷射释放温度等参数。研究结果表明:随环境压力降低,圆柱锂电池间的热失控传播并不能被阻断,但锂电池热失控灾害所释放产生的高温区域减少,且高温持续时间变短,释放所产生温度的高温危险性随环境压力的降低而有所降低。     

低压环境下固液混合燃料爆炸特性研究

为研究高原低压环境下固液混合燃料的燃爆特性及反应机制,利用20 L爆炸球测试系统,以铝粉-乙醚和铝粉-乙醚-硝基甲烷2种固液混合燃料为研究对象,开展环境初始压力对爆炸峰值压力、爆炸质量浓度下限及爆炸产物的影响趋势研究。研究表明：2种固液混合燃料的最佳爆炸质量浓度、爆炸压力和爆炸危险性随环境压力的降低而降低;与零海拔相比,在模拟海拔4 500 m处(57.4 kPa),450 g/m³固液混合燃料的爆炸压力降低了26.84%～30.80%,爆炸质量浓度下限提高了5～10 g/m³;随着环境压力降低,爆炸气体产物一氧化碳(CO)体积分数增加,二氧化碳(CO₂)、一氧化氮(NO)和二氧化氮(NO₂)体积分数降低;爆炸固体残余物主要为α-氧化铝(α-Al₂O₃)和铝(Al)。     

低压条件下燃油开闭口闪点变化规律的实验研究

闪点是可燃液体的重要物性,同时也是衡量其火灾危险性的重要参数之一。随着航空火灾领域以及燃油运输使用的安全问题日益突出,研究可燃液体闪点与环境压力的关系尤为重要。利用全自动开、闭口闪点仪,通过低压舱模拟不同的环境大气压力,分别依据国家标准261-2008A(闭口杯法)和3536-2008(开口杯法)在大气压力33kPa~101kPa范围内进行了闪点测量,研究不同环境压力下,航空煤油和柴油开、闭口闪点的变化规律关系。实验结果表明,两种燃油开、闭口闪点均随环境压力降低(即海拔高度的升高)而下降,并且非线性拟合优于线性拟合。压力降低导致燃油火灾危险性显著提高。研究结果可为飞机油箱安全设计以及油品在高原环境中生产运输的防火管理提供科学依据。     

低压环境下不同三元圆柱锂电池热失控危险特性对比研究

为研究21700和18650新旧2型多用途锂离子电池在航空运输低压环境下的热失控特性差异,采用动压变温实验舱搭建实验平台开展实验。将实验环境压力设定为飞机巡航时的环境压力30 kPa,对比常压101 kPa,使用外部热源加热的方式触发锂电池热失控,利用热传播引发相邻电池热失控,分别从热失控温度变化特性、热释放速率和热解气体组分浓度变化进行分析。研究结果表明:能量密度更高的21700电池热失控峰值温度更高,高温危险性要高于18650电池,但触发热失控所需的热量更多,电池间热传播时间会延长;低压环境有利于降低锂电池热失控燃爆峰值温度,减小燃爆热释放速率,但会产生更多CxHy和CO等具有燃爆性的热解气体,可能会在有限空间内与氧气混合引起二次燃爆。     

基于绝热氧化试验结果的煤自燃预测模型研究

为提高煤自燃绝热氧化试验结论的可靠性、完整性及应用性,采用绝热氧化试验方法研究褐煤和烟煤2种煤样的自燃氧化现象,根据试验结果,建立煤自燃特性预测模型,模拟褐煤和烟煤的升温速率和氧化过程,用试验数据验证模型的有效性;用验证后的模型预测不同煤质参数、动力学参数条件下煤的自燃特性。结果表明:试验和模型预测的最短着火时间褐煤分别为5.6和5.1 h,烟煤分别为43.8和42.2 h。该模型能够辅助试验获得完整的升温曲线,预测煤氧化升温到着火点所需要的时间。     

低压下典型可燃液体层流扩散火焰碳烟分布规律研究

对正己烷、正庚烷、正辛烷三种不同含碳量的可燃液体进行了燃烧实验,利用一台压力范围为40 kPa～101kPa的低压燃烧设备,分析了其在低压下的火焰高度、宽度及其与压力的关系,发现上述3种可燃液体的火焰高度均随压力升高而增加,火焰宽度随压力增加而减小。利用激光诱导炽光法研究了压力对三种可燃液体碳烟浓度分布的影响,包括不同高度下的径向碳烟浓度、轴向碳烟浓度和碳烟浓度峰值,结果表明低压下可燃物含碳量越高、压力越大,碳烟浓度越高;碳烟浓度峰值与压力成指数关系。     

球形爆炸冲击波正面作用下人体头部损伤规律的数值模拟

在军事行动、恐怖袭击和工业事故等爆炸事件中，爆炸冲击波引起的头部损伤已成为主要致伤形式之一。为了阐明冲击波损伤规律及头部承受冲击波损伤阈值，针对不同冲击波入射压力对人体颅脑不同部位的损伤规律进行了研究。建立了头部三维有限元模型，验证了其有效性。建立了冲击波-头部流固耦合模型，在大脑表面沿正中矢状面选取5个特征点，对头部分别在1 000 kPa、800 kPa、600 kPa、400 kPa、300 kPa、200 kPa、100 kPa和50 kPa入射冲击波作用下的损伤情况进行分析。在球形冲击波的作用下，颅骨分散冲击波，为脑组织提供防护；冠状面前侧的特征点受压，后侧特征点受拉；入射冲击波超压大于600 kPa时，距离爆源越近的特征点压力越大，距离爆源越远的特征点压力越小；造成颅脑组织80%严重损伤的入射冲击波超压临界值约为137 kPa。     

火炸药热自燃点测试及数据自动记录的探讨

简述了所建立的炸药热自燃点测试系统的结构和工作原理，阐明了在多试样热自燃点测试中，采用温度数据自动记录系统的必要性。着重讨论了所研制的多试样火炸药热自燃点自动记录仪的结构和工作原理。     

受限空间环境压力对三元锂离子电池热失控影响

为研究三元锂离子电池在空运低压环境中的安全性,通过自主设计搭建的封闭式变压实验舱开展相关实验,对不同荷电状态(SOC)下的三元锂离子电池在不同压力环境(101,80,60,40 kPa)下的热失控特性进行研究,采集电池热失控过程中的温度以及实验舱内的压力变化,并对热失控后实验舱内的气体成分进行分析.结果表明:三元锂离子...     

煤尘爆炸最大压力随点火延迟时间的时序性分析

为研究煤尘爆炸最大压力随点火延迟时间的变化规律,采用20 L球形爆炸装置进行试验,通过采集不同点火延迟时间下煤尘爆炸最大压力数据,建立最大压力-点火延迟时间的自回归移动平均(ARIMA)时间序列模型。采用差分法消除最大压力数据的上升趋势性。通过计算自相关、偏相关系数与赤池信息量准则(AIC)函数值、贝叶斯信息量准则(BIC)函数值,确定模型自回归、移动平均阶数,并采用最小二乘法估计模型参数。运用模型预测20组不同点火延迟时间下的最大压力。结果表明,用ARIMA时间序列模型预测的最佳点火延迟时间与实测情况基本吻合,同时实现了对最大压力数据波动特征的合理分析。     

废弃硒鼓残留墨粉的爆炸参数研究

为研究废弃硒鼓中残留墨粉的爆炸特性,对hpQ2612A型墨粉的物化性质进行了分析,并实验测试其爆炸参数,判断墨粉的爆炸敏感性和强度,从而指导硒鼓资源化工艺设计中的爆炸预防和防护措施.结果表明:墨粉粉尘具有爆炸性,其爆炸压力中等,爆炸指数较大,爆炸下限较低;墨粉粉尘层不易发生自燃,在250℃时熔化,高于400℃时不着火;墨粉粉尘云着火温度较高,但粉尘云最小点火能量较低.说明墨粉爆炸敏感度较高,爆炸猛烈度也较大.